鐵路小半徑曲線（R<300m）鋪設(shè)混凝土枕的實踐應(yīng)用

廖展輝

摘 要：混凝土枕具有足夠的穩(wěn)定性和承載能力，早期鐵路鋪設(shè)的木枕已經(jīng)不能適應(yīng)我國鐵路運載能力和車速的提升。文章結(jié)合坪木線和黃格線兩條鐵路線，對小半徑曲線的混凝土枕鋪設(shè)進(jìn)行了試驗研究，希望能給讀者提供參考[1]。

關(guān)鍵詞：小半徑曲線；鋪設(shè)混凝土枕；實踐應(yīng)用

1 鐵路線路概況

坪木線和黃格線兩條鐵路是從京廣線廣東境內(nèi)接軌，是二十世紀(jì)六、七十年代為改變“北煤南運”修建的山區(qū)運煤地方鐵路專線。坪木線從京廣線坪石車站按軌，正線75.155千米，正線曲線半徑在300米以下的有83個，長度為23.351延長米，小半徑曲線（R<300m）長度為正線長度的31%。黃格線從京廣線黃崗車站按軌，正線32千米，正線曲線半徑在300米以下的有17個，長度為4.518延長米，小半徑曲線（R<300m）長度為正線長度的14%。

兩線正線直線段及R≥300m的曲線線路大部分鋪設(shè)了混凝土枕，小半徑曲線線路上鋪設(shè)木枕，鋼軌大多數(shù)為P43鋼軌，有小部分P60、P50、P37鋼軌。研究人員進(jìn)行了長時間的小半徑曲線技術(shù)改造試驗，決定在小半徑曲線線路上鋪設(shè)S-2型再用混凝土枕，用來提高線路的整體穩(wěn)定性和軌道線路承載能力，降低線路維修成本，保障運輸行車安全。

2 S-2型再用混凝土枕試驗

2.1 P60鋼軌地段小半徑曲線（R<300m）鋪設(shè)混凝土枕試驗

選取黃格線K21+220-+450小半徑曲線區(qū)段，進(jìn)行鋪設(shè)再用S-2型混凝土枕及再用P60鋼軌試驗。試驗分兩階段進(jìn)行：第一階段：鋪設(shè)S-2型混凝土枕，鋼軌仍為P43軌；第二階段：鋪設(shè)P60軌。第三階段：驗收總結(jié)。

第一階段：按1760根/km鋪設(shè)S-2型再用混凝土枕，鋼軌仍為線路上既有使用的P43鋼軌，采用70型扣板式扣件，每根鋼軌仍為標(biāo)準(zhǔn)12.5m設(shè)置。更換S-2混凝土期間，封鎖線路施工。開通后，放行第一趟列車限速15km/h，第二趟列車限速25km/h，第三趟及以后列車限速30km/h。該階段試驗，從現(xiàn)場對軌道的幾何尺寸檢測情況，只有2-3個點位的軌距、水平超過容許偏差，水平最大偏差18mm，經(jīng)及時處理后恢復(fù)到容許偏差內(nèi)；從現(xiàn)場對軌道的各部位檢查的情況來看，有個別螺栓、大、小膠墊出現(xiàn)松動，極少小膠墊出現(xiàn)損傷未失效，其余各部位的扣、配件正常，混凝土枕擋肩位置未發(fā)生破損情況。

第二階段：在鋪設(shè)S-2型再用混凝土枕完成后，鋪設(shè)P60再用鋼軌，采用彈條Ⅰ型扣件，按每根標(biāo)準(zhǔn)鋼軌25m設(shè)置。線路限速第一趟列車30km/h、第二趟列車35km/h，直至恢復(fù)正常速度為40km/h。該階段試驗，從現(xiàn)場對軌道的幾何尺寸檢測情況，只有2-3個點位的軌距、水平超過容許偏差，水平最大偏差16mm，經(jīng)及時處理后恢復(fù)到容許偏差內(nèi)；現(xiàn)場對軌道的各部位檢查發(fā)現(xiàn)，有個別螺栓、大膠墊、軌距桿出現(xiàn)松動，其余絕大部分的扣、配件堅固，混凝土枕擋肩完好未發(fā)生破損情況。

第三階段：鋪設(shè)S-2型再用混凝土枕和鋪設(shè)P60再用鋼軌完成后，繼續(xù)派專人對軌道的幾何尺寸進(jìn)行現(xiàn)場檢測，檢測結(jié)果表明在小半徑曲線上鋪設(shè)混凝土枕及鋪設(shè)P60鋼軌試驗從技術(shù)上是可行的，可以在鐵路速度較低的小半徑曲線上推廣應(yīng)用。

2.2 P50鋼軌地段小半徑曲線（R<300m）鋪設(shè)混凝土枕試驗

2.2.1 實驗安排

選取坪木線K33+704.315-K34+189.13小半徑曲線鋪設(shè)混凝土試驗，該段既有鋪設(shè)的鋼軌為P50鋼軌，既有線鋪設(shè)木枕854根，已經(jīng)腐蝕失效嚴(yán)重，有的已不能持釘。對試驗段P50鋼軌全面進(jìn)行鋼軌探傷，確定沒有輕傷以上鋼軌之后，進(jìn)行成段更換混凝土枕，每公里混凝土枕數(shù)量按照1760根布置，安裝彈條I型扣件，扣件扣壓力扭矩不小于150N.m，加裝P50軌撐墊板，安裝軌距拉桿，由于縱坡不大暫時不安裝防爬設(shè)備。

2.2.2 技術(shù)措施與施工要求

（1）為了減小混凝土軌枕擋肩的水平剪切應(yīng)力，保證軌枕擋肩不損壞。采用強(qiáng)度較高S-2型混凝土枕和彈條Ⅰ型扣件，上股外側(cè)每兩根軌枕加設(shè)P50軌撐墊板一個，下股未安裝。（2）根據(jù)行車速度重新計算超高量，合理設(shè)置外股超高，以抵消部分由離心力產(chǎn)生的對擋肩的水平剪切力。（3）按線路有關(guān)規(guī)定，設(shè)置軌距加寬15mm，保證機(jī)車車輛車輪正常的游間，減小輪對在小半徑曲線上對鋼軌的外擠力。（4）每公里鋪設(shè)混凝土枕時，按照1760根/km數(shù)量，增加受力面積，減小剪切應(yīng)力。（5）安裝軌距桿標(biāo)準(zhǔn)：整個小半徑曲線地段每25m鋼軌安裝10根，使上下股鋼軌形成一個整體框架。（6）加強(qiáng)小半徑曲線試驗地段鋼軌涂油，減少車輛輪緣對鋼軌的磨耗和側(cè)向沖擊。

2.2.3 試驗施工過程及檢查、監(jiān)測情況

混凝土枕更換工作完成之后，通過調(diào)整超高度，對所鋪設(shè)的混凝土枕進(jìn)行檢測驗收，包括軌距、水平、正矢、線路爬行情況，鋼軌軌頭的磨耗情況檢測，并對檢測結(jié)果做記錄。

2.2.4 試驗總結(jié)

根據(jù)試驗監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，更換混凝土枕之后，通過調(diào)整超高度，線路軌距、水平、高低、方向、線路爬行等都在線路保養(yǎng)誤差規(guī)定范圍之內(nèi)。除了有部分尼龍座的損壞外，沒有出現(xiàn)混凝土枕擋肩破損、軌距桿拉斷、軌撐板損壞、扣件松動等現(xiàn)象，線路穩(wěn)定，列車晃車明顯減少。

2.3 P43鋼軌地段小半徑曲線（R<300m）鋪設(shè)混凝土枕試驗

2.3.1 試驗安排

選取坪木線K18+134～518曲線木枕地段更換混凝土枕試驗，對試驗段P43鋼軌全面進(jìn)行檢查和探傷，測量鋼軌的垂磨和側(cè)磨，鋼軌磨耗達(dá)到重傷標(biāo)準(zhǔn)的鋼軌要及時更換，之后再進(jìn)行更換混凝土枕的施工。成段更換混凝土枕，每公里混凝土枕數(shù)量按照1760根布置，安裝I型彈扣件，扣件扭矩不小于150N.m，部分上股加裝P43軌撐墊板，安裝軌距拉桿。

2.3.2 技術(shù)措施與施工要求

（1）為了減小擋肩的水平剪切應(yīng)力，保證軌枕擋肩不損壞。采用強(qiáng)度較高S-2型混凝土枕和P43彈條扣件。（2）根據(jù)現(xiàn)場實際平均行車速度，按照h=11.8×v2/R合理設(shè)置外股超高，抵消一部分由離心力產(chǎn)生的對擋肩的水平剪切力。（3）按規(guī)定設(shè)置軌距加寬15mm，保證機(jī)車車輛車輪正常的游間，減小輪對在小半徑曲線上對鋼軌的外擠力。（4）每公里軌枕鋪設(shè)數(shù)量按照1760根/km布置，增加受力面積，減小剪切應(yīng)力。（5）安裝軌距桿，使上下股鋼軌形成一個整體框架，每25m鋼軌安裝10根。（6）安裝軌撐板減少由于運行速度通過曲線時的向外離心力對擋肩的沖擊，圓曲線段每兩孔在上股外側(cè)安裝一個軌撐板，緩和曲線則在上股外側(cè)每四孔安裝一塊軌撐板。（7）加強(qiáng)小半徑試驗地段鋼軌涂油，減少車輛輪緣對鋼軌的磨耗和側(cè)向沖擊。（8）試驗段使用的軌枕有錨桿螺栓失效的必須先進(jìn)行錨固，失效螺桿抽芯后要用氧焊對錨固孔的原有硫磺加熱吹熔處理，確保螺孔形成倒錐形，增強(qiáng)錨固螺桿的抗拔力。

2.3.3 試驗檢查監(jiān)測

對試驗段軌道的幾何尺寸進(jìn)行現(xiàn)場檢測，包括軌距、水平、正矢、線路爬行情況，鋼軌軌頭的磨耗情況檢測。對軌道的各部位（特別是混凝土枕擋肩）、扣件及配件進(jìn)行檢查并記錄。

2.3.4 試驗總結(jié)

更換混凝土枕之后，線路軌距、水平、高低、方向、線路爬行等都在線路保養(yǎng)誤差規(guī)定范圍之內(nèi)。沒有出現(xiàn)擋肩破損、軌距桿拉斷、軌撐板損壞、扣件松動等現(xiàn)象，線路穩(wěn)定，晃車明顯減少，調(diào)整了超高設(shè)置，下股外側(cè)尼龍座擠壓損壞在維修規(guī)則允許范圍內(nèi)。因此得出結(jié)論，根據(jù)地方鐵路現(xiàn)階段列車的運行速度，P43鋼軌地段小半徑曲線鋪設(shè)混凝土枕是可行的，完全可以在地鐵公司范圍推廣應(yīng)用。

3 實驗總結(jié)與實際應(yīng)用

從不同鋼軌類型地段的小半徑曲線（R<300米）鋪設(shè)混凝土枕試驗的結(jié)果來看，列車速度控制50km/h范圍的小半徑曲線地段鋪設(shè)混凝土軌枕完全可行。目前，坪木線正線8千米已經(jīng)鋪設(shè)P60再用鋼軌，其小半徑曲線R<300米地段的10個曲線，長度為2.854延長米，更換了再用S-2型混凝土枕。黃格線正線31千米鋪設(shè)了P60再用鋼軌，小半徑曲線R<300米地段的17個曲線，長度為4.518延長米，全部更換為再用S-2型混凝土軌枕[2]。

根據(jù)試驗成果，在列車速度控制50km/h范圍內(nèi)，不同鋼軌類型地段的小半徑曲線上鋪設(shè)混凝土枕，將進(jìn)一步在地鐵推廣，滿足日益增長的運輸量的需要，更好地為社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)[3]。

參考文獻(xiàn)

[1]黃記倫.在R<250m小半徑曲線上鋪設(shè)特種混凝土軌枕[J].鐵道運營技術(shù)，2001（1）.

[2]馮昭日，朱建文.山區(qū)鐵路小半徑曲線P60鋼軌狀態(tài)分析[J].上海鐵道科技，2001（4）.

[3]盧祖文.我國鐵路混凝土軌枕的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].中國鐵路，2006（6）.